Hold dig super-tør med Nokias nanoteknologi

Hvad sker der, når der falder en dråbe vand på et lotusblad? Det er ikke et filosofisk spørgsmål, men et naturligt fænomen forskere har undersøgt, og prøver at få mening om, i hundredvis af år.

Vanddråben falder, hopper, og ruller væk uden spor - efterlader bladet rent og vandafvisende.

Nu tror forskere på Nokia Research Center i Cambridge, at de muligvis kan replikere den samme effekt på din telefon, ved hjælp af nanoteknologi.

Chris Bower, hovedforsker ved NRC i Cambridge, opsummerer det:

"Som mange forskere forsøger vi at kopiere, hvad naturen har gjort perfekt i tusinder af år."

For at opnå det vandtætte, og pletbestandig, kvaliteter af et lotusblad teamet på NRC er i de sidste faser af designet af en superhydrofobisk belægning, som ville blive påført ydersiden af ​​en mobiltelefon.

Hvis du nogensinde har brugt en teflon non-stick bradepande, vil du kende almindelige hydrofobe belægninger, der allerede er tilgængelige-men superhydrofobiske belægninger tilføjer en nanostruktur for at fange et lag luft over overfladen, hvilket sikrer, at en dråbe vand aldrig når det .

Chris Bower producerer to håndholdte Nokia-labyrintfliser for at demonstrere forskellen. Først taber han vand på en overflade, der slet ikke har belægning:”Vandet spredes, sådan her, og dækker overfladen, ”Siger han.

Derefter får Bower en dråbe vand til at falde på labyrinten med den almindelige hydrofobe belægning. Som forudsagt, vandet holder sin form, og du kan guide den - lidt usikker - rundt i labyrinten.

At prøve labyrinten med den superhydrofobiske belægning gør en dramatisk forskel:vandet falder og hopper næsten op igen, perler tæt sammen - og glider så næsten over overfladen.

Bower forklarer:“En hydrofob belægning - ligesom teflon - har en lav overfladeenergi og en høj kontaktvinkel på 120 grader, hvilket får vand til at danne diskrete dråber på overfladen. ”

Han forklarer videre, at superhydrofobe belægninger har en kontaktvinkel, der kan nærme sig 180 grader - og væsken danner diskrete dråber, der bogstaveligt talt hopper af overfladen:

“Forskellen er den nanostrukturerede belægning, fange luft ved grænsefladen, det sørger for, at væsken aldrig rører overfladen. ”

Fremstilling af nanobelægningen kan udføres på en række forskellige måder:”Der er meget tynde nano-belægninger, der stort set bare aflejrer et lag af molekyler, eller mere konventionelle belægninger af fluorpolymerer eller silikoner, der kan være flere mikrometer tykke. Det kan deponeres fra en opløsning, spraybelagt, eller dipbelagt. ”

Teamet på NRC i Cambridge har oprettet en demonstration af en Nokia Lumia 710, som er blevet behandlet med en superhydrofob belægning fremstillet i deres laboratorier.

Vandet falder ned på den superhydrofobe belagte Lumia710, hopper, og ruller af - falder ned på et tyndt lag grafen under, der også er blevet behandlet med en superhydrofob belægning.

I dette tilfælde fungerer grafenlaget som en sensor, der registrerer vandfaldet og udløser et højhastighedskamera til at optage slowmotion-film, så du kan se dråben hoppe af en superhydrofobisk overflade.

Bower vurderer, at Graphene sandsynligvis vil have en betydelig indvirkning på mobile enheder:

“Graphene er den ultimative overflade, det har ingen bulk, så det er meget følsomt. Det er det stærkeste kendte materiale, det er det hårdeste kendte materiale, den har elektrisk ydeevne 100 gange bedre end silicium. ”

Grafen bruges allerede i antistatiske belægninger, og Bower siger, at det sandsynligvis vil blive brugt som en direkte erstatning for den gennemsigtige leder Indium Tin Oxide i displayskærme.

Så hvad kan en superhydrofob belægning på din telefon egentlig gøre?

Bower kan ikke garantere, at du kan tage din mobile dykning på dybt hav, og det kommer uskadt frem - hullerne og stregerne i en mobiltelefon gør det svært at garantere, at det nogensinde kan være helt vandtæt.

Men en superhydrofob belægning gør det sandsynligt, at du kan tabe din telefon i en skål med vand, eller i en kop kaffe, og det vil overleve.

”Det vil forbedre vandmodstanden, fingeraftryksmodstand og antirefleksegenskaber ved enheden. ”

Selvom teknologien allerede er på plads til at dække indersiden af ​​en telefon, Bower siger, at det er meget vanskeligere at skabe en belægning, der er stærk nok til at bruge som en ekstern belægning:

”Den største udfordring er at gøre nanostrukturer robuste nok til at modstå hver dag slid. Du kan lægge en superhydrofob belægning inde i en enhed nu, fordi folk ikke kan nedbryde den, det kan ikke blive banket rundt i din lomme. At sætte det på ydersiden er meget, meget hårdere. Men du vil have det på ydersiden, fordi det er her, du ser virkningerne af at holde din telefon virkelig ren. ”

Teamet på Nokia NRC i Cambridge er "temmelig tætte", han siger, til at perfektionere en robust udvendig superhydrofob belægning.

Superhydrofobi er kun en del af opbygningen af ​​en ny telefonform. På Cambridge NRC arbejder teamet på at bruge nanoteknologi til at lave telefoner, der ikke kun overlever at blive nedsænket i væsker, men det kan også strække sig, bøj og bøj:

”Vi skaber en ny form for interaktivitet, Bower siger, "Et helt nyt haptisk sprog til, hvordan du bruger din telefon."

Ikke desto mindre, Bower tilføjer, naturen sejrer stadig. Ingen har endnu skabt en superhydrofob belægning, der kan reparere sig selv, som et lotusblad. Det er den udfordring, der stadig venter.